输入功率端口保护部件的制作方法

文档序号:7340485来源:国知局
专利名称:输入功率端口保护部件的制作方法
技术领域
本描述涉及一种输入功率端口保护部件。
背景技术
可用多个分立器件(例如,保险丝和/或齐纳二极管)保护输入功率端口和/或相关部件不受到不希望的功率状态(例如,过电流状态和/或过电压状态)的影响。当用多个分立器件保护输入功率端口不受到不希望有的功率状态的影响时,在分立器件之间会出现不可预测的和/或不需要的相互作用。例如,为了输入功率端口的过电压保护而选择的某些分立器件可能无法以有利的方式与为了输入功率端口的过电流保护而选择的其他分立器件相互作用。不匹配的部件会产生各种不规则的故障模式和/或对旨在保护输入功率端口的下游部件造成损坏。而且,当在用于输入功率端口保护的传统电路中使用多个分立元件时,可能以不利的方式增加保护输入功率端口的组件的复杂性和成本。因此,存在对解决本技术的不足并提供其他新颖的和创造性的特征的系统、方法和设备的需要。

发明内容
在一个一般方面中,一种设备可包括过电压保护部分、以及与过电压保护部分操作地耦合的过电流保护部分,使得由过电流保护部分以低于过电流保护部分的额定电流的电流产生的热量导致过电压保护部分从电压调节状态改变成短路状态。在另一一般方面中,一种设备可包括过电流保护部分以及与过电流保护部分耦合的过电压保护部分,使得从过电压保护部分的电压调节状态热触发改变成短路状态可触发过电流保护部分的低导电状态。在又一一般方面中,一种方法能够包括容纳具有基板的过电压保护部分,并将过电压保护部分设置在容器中。过电压保护部分能够与设置于容器内的过电流保护部分电耦合和热耦合。在以下附图和描述中阐述了一个或多个实现方式的细节。从描述和附图中、以及从权利要求中,其他特征将是显而易见的。


图1是示出了输入功率保护装置的方块图。图2是输入功率保护装置的示意图。
图3A至图3D是示出了由输入功率保护装置经由热耦合机制提供的功率保护的图表。图4A至图4C是示出了由输入功率保护装置响应于过电流事件而提供的功率保护的图表。图5A至图5C是示出了由输入功率保护装置响应于过电压事件而提供的功率保护的图表。图6A是示出了输入功率保护装置的顶横截面图的方块图。图6B是示出了图6A所示的输入功率保护装置的侧横截面图的方块图。图7A是示出了输入功率保护装置的部件的顶视图的方块图。图7B是示出了图7A所示的输入功率保护装置的部件的侧视图的方块图。图8A是另一示出了输入功率保护装置的部件的顶视图的方块图。图8B是示出了图8A所示的输入功率保护装置的部件的侧视图的方块图。图9A是示出了输入功率保护装置的部件的顶视图的又一方块图。图9B是示出了图9A所示的输入功率保护装置的部件的侧视图的方块图。图10是示出了过电流保护插座和过电压保护插座的方块图。图11是示出了使用输入功率保护装置的方法的流程图。图12是示出了制造输入功率保护装置的方法的流程图。图13A是示出了输入功率保护装置的至少一部分的顶视图的方块图。图13B是示出了图13A所示的输入功率保护装置的侧视图的方块图。图14是示出了与图13A和图1 所示的输入功率保护装置相似的输入功率保护装置的侧视图的方块图。图15是示出了输入功率保护装置的顶视图的方块图。图16A是示出了包括过电压保护部分的三端子过电压保护装置的示意图。图16B是示出了与图16A所示的过电压保护装置耦合的电源和负载的实例的示意图。图16C是示出了图16A所示的过电压保护装置的实现方式的顶视图的方块图。图17A是根据一实施方式的输入功率保护装置的侧视图。图17B是根据一实施方式的图17A所示的输入功率保护装置的顶视图。图18A是根据一实施方式的另一输入功率保护装置的侧视图。图18B是根据一实施方式的图18A所示的输入功率保护装置的顶视图。图19A是示出了输入功率保护装置的部件的顶视图的又一方块图。图19B是示出了图19A所示的输入功率保护装置的部件的侧视图的方块图。
具体实施例方式图1是示出了输入功率保护装置100的方块图。如图1所示,输入功率保护装置 100包括过电流保护部分110和过电压保护部分120。在一些实施方式中,过电流保护部分 110和过电压保护部分120可共同叫做输入功率保护装置100的部件。输入功率保护装置100构造为向负载140提供功率保护以免处于一个或多个不希望的功率状态。在一些实施方式中,不希望的功率状态(其可包括过电压状态和/或过电
5流状态),诸如电压峰值(与电源噪音相关)和/或电流峰值(由下游过电流事件(例如短路)导致),可能由电源130产生。例如,负载140可能包括会被以不希望的方式被电源 130产生的电流和/或电压的相对快的增加损坏的电子元件(例如,传感器、晶体管、微处理器、特定用途集成电路(ASIC)、分立元件、电路板)。因此,输入功率保护装置100可构造为检测并防止电流和/或电压的这些相对快的增加损坏负载140和/或其他与负载140相关的部件(例如电路板)。在一些实施方式中,过电流保护部分110和过电压保护部分120可包括在输入功率保护装置100中,使得过电流保护部分110提供连续过电流保护,并且过电压保护部分 120提供接地过电压保护的分路。可将过电流保护部分110提供的连续过电流保护和过电压保护部分120提供的接地过电压保护的分路集成在输入功率保护装置100的单个封装中,使得输入功率保护装置100是独立的分立元件。输入功率保护装置100的过电压保护部分120可构造为,保护负载140,例如,不受到电源130产生的电压的突然或持续的增加的影响。换句话说,可将输入功率保护装置100 的过电压保护部分120构造为,例如,响应于过电压事件而对负载140提供电压保护。在一些实施方式中,可将输入功率保护装置100的过电压保护部分120构造为基于在一个或多个电压状态(例如,在特定时间段上持续的电压水平,超过阈值电压的电压)保护负载140 不受到电源130产生的电压的影响。在一些实施方式中,可将过电压保护部分120构造为将导电状态从电压调节状态改变成短路状态(例如,高导电/低电阻状态)。当处于电压调节状态时,可将过电压保护部分120构造为将过电压保护装置(及下游负载)上的电压限制(例如钳位)在阈值电压 (例如,电压极限,箝位电压)。例如,如果过电压保护部分是齐纳二极管或者包括齐纳二极管,那么,可将齐纳二极管构造为,当处于电压调节状态时,将齐纳二极管上的电压限制在齐纳击穿电压。当处于短路状态时,过电压保护部分120可能处于热感应短路状态。在一些实施方式中,短路状态可以是装置的故障模式,在该故障模式中,过电压保护装置的结构的物理变化导致短路。换句话说,可将过电压保护部分120构造为,响应于过电压保护部分 120的温度增加超过阈值温度,而从电压调节状态改变成短路状态。例如,如果过电压保护部分120是齐纳二极管,那么,金属响应于高于齐纳二极管的阈值温度BT的温度而通过齐纳二极管的PN结的移动,会导致齐纳二极管内的短路(例如,PN结上的短路)。在一些实施方式中,一旦过电压保护部分120已经改变成短路状态,那么,过电压保护部分120可能不会改变回成电压调节状态。换句话说,从电压调节状态到短路状态的变化是不可逆的变化(例如物理变化)。在一些实施方式中,过电压保护部分120可以是被构造为从短路状态可逆地改变回成电压调节状态的装置,或者过电压保护部分120可以包括该装置。因此,当电压输出超过阈值电压时(同时,过电压保护部分120处于电压调节状态),或者如果过电压保护部分120的温度超过阈值温度且过电压保护部分120改变成短路状态,那么,可改变从电源130输出(以及过电压保护部分120上)的电压。例如,可将过电压保护部分120构造为,当电压输出超过阈值电压时(同时,过电压保护部分120处于电压调节状态),限制来自电源130(以及过电压保护部分120上)的电压。在一些实施方式中,在过电压状态已经结束后,电压将不再由过电压保护部分120限制(因为过电压保护部分120上的电压将低于阈值电压)。作为另一实例,可将过电压保护部分120构造为,当电压输出超过阈值温度且过电压保护部分120改变成短路状态时,使得短路,所述短路限制从电源130输出(以及过电压保护部分120上)的电压。在一些实施方式中,过电压保护部分120可被认为,当在改变成短路状态时限制从电源130输出的电压时,改变成高导电状态或故障短路。在一些实施方式中,输入功率保护装置100的过电压保护部分120可以是或者可包括例如任何类型的瞬态电压抑制器(TVS)(也可叫做瞬态电压抑制装置)。在一些实施方式中,输入功率保护装置100的过电压保护部分120可以是或可包括例如任何类型的被构造为在电压调节状态(响应于电压变化)和短路状态(响应于温度变化)之间改变的装置。在一些实施方式中,可将过电压保护部分120构造为在电压调节状态和短路状态之间可逆地或不可逆地变化。在一些实施方式中,输入功率保护装置100的过电压保护部分120 可包括一个或多个齐纳二极管、一个或多个金属氧化物变阻器,等等。可将输入功率保护装置100的过电流保护部分110构造为保护负载140,例如,不受到电源130产生的电流的突然或持续的增加的影响。换句话说,可将输入功率保护装置 100的过电流保护部分110构造为响应于例如过电流事件而对负载140提供电流保护。在一些实施方式中,可将输入功率保护装置100的过电流保护部分110构造为基于一个或多个电流状态(例如,在特定时间段上持续的电流水平,超过阈值电压的电流,短暂高电流脉冲)保护负载140不受到电源130产生的电流的影响。在一些实施方式中,可将过电流保护部分110构造为,将导电状态从高导电状态(例如,低电阻状态)改变成低导电状态(例如,高电阻状态),当从电源130输出(以及通过过电流保护部分110)的电流超过阈值电流(在一特定时间段内或持续一特定时间段)时,所述低导电状态防止或限制(明显地限制)电流流向负载140。例如,可将过电流保护部分110构造为导致开路(open circuit,断路)(例如,熔化以产生开路,烧断以产生开路),当从电源130输出(以及通过过电流保护部分110)的电流超过阈值电流(在特定时间段内)时,此开路防止电流流向负载140。在一些实施方式中,过电流保护部分110可被认为,当如上所述地限制从电源130输出的电流时,故障断开。在一些实施方式中,在过电流状态已经结束后,可将过电流保护部分110构造为,将导电状态从低导电状态(例如,高电阻状态)改变成高导电状态(例如,低电阻状态)。在一些实施方式中,输入功率保护装置100的过电流保护部分110可以是或可包括任何类型的过电流保护装置。在一些实施方式中,输入功率保护装置100的过电流保护部分110可以是或可包括例如任何类型的被构造为在导电状态之间改变(例如,从高导电状态改变成低导电状态)的装置。换句话说,过电流保护部分110可包括任何类型的电流敏感型开关装置,该开关装置通过转换到低导电状态(例如,高电阻状态)而响应增加的电流引出(draw)。在一些实施方式中,输入功率保护装置100的过电流保护部分110可以是或可包括例如保险丝、硅电流限位开关、基于多晶硅的保险丝、电子保险丝(电保险丝)、聚合物正温度系数(PPTC)装置、陶瓷正温度系数(CPTC)装置,等等。在一些实施方式中,输入功率保护装置100可叫做熔式二极管。在此实施方式中,将过电流保护部分110和过电压保护部分120集成在输入功率保护装置100中,使得输入功率保护装置100是单个集成元件(例如,单个分立元件)。换句话说,输入功率保护装置100是单个包括过电流保护部分110和过电压保护部分120的集成元件。特别地,将过电流保护部分110和过电压保护部分120集成在具有三个端子(输入端子102、输出端子104和接地端子106(这些端子可共同叫做端子))的输入功率保护装置100的单个封装中。在一些实施方式中,此端子可叫做端口、管脚、部分,等等(例如,输入端口 102可指的是输入管脚102或叫做输入部分10 。结合图6A至图9B描述了输入功率保护装置的物理特性的实例,所述输入功率保护装置是具有过电压保护部分和过电流保护部分的分立元件。如图1所示,输入功率保护装置100、电源130、和负载140可包括在(例如,集成在)计算装置10中。在一些实施方式中,计算装置10可以是例如计算机、个人数字助理 (PDA)、主机、电子测量装置、数据分析装置、手机、电子装置,等等。因为将过电流保护部分110和过电压保护部分120集成在单个部件中,所以组件可被简化并可使得生产成本降低。在一些实施方式中,将过电流保护部分110和过电压保护部分120集成在单个部件(即,输入功率保护装置100)中,使得可以不必将单独的过电流保护装置和过电压保护装置安装在计算装置(例如,计算装置10)中。相反,过电流保护和过电压保护可由包括过电流保护部分Iio和过电压保护部分120的输入功率保护装置 100提供。在一些实施方式中,与如果用多个分开的部件来实现过电流保护和过电压保护相比,通过使用为单个部件的输入功率保护装置100可更有效地分配电路板空间。在一些实施方式中,因为将过电流保护部分110和过电压保护部分120集成在输入功率保护装置100中,所以可将过电流保护部分110和过电压保护部分120构造为以期望的方式协同工作(例如,可匹配)。特别地,可将过电流保护部分110和过电压保护部分 120构造为(例如,将其大小构造为)使得过电压状态和过电流状态以期望的方式共同操作。例如,可将过电压保护部分120构造为使得过电压保护部分120可能不会导致过电流保护部分110例如过早地改变成低导电状态(例如,改变成高电阻状态,故障断开,烧断,熔化以产生开路)。如果未适当地匹配,那么过电压保护装置可改变成短路状态(例如,故障短路、产生短路),并可导致过电流保护装置(其与过电压保护装置分开)在故障状态下改变成低导电状态(例如,故障断开),所述故障状态将保持电流低于过电流保护装置的阈值电流,而过电压保护部分的状态不变。在一些实施方式中,过电流保护部分110和过电压保护部分120集成在单个分立元件中可使得不希望的过电压保护部分120断开故障模式(该模式进而可导致对负载140 的不希望的损坏和/或火灾)的风险减小。例如,如果过电压保护部分120与过电流保护部分110不适当地匹配,那么,过电压保护部分120(而不是过电流保护部分110)可能故障断开,因此,可能无法适当地限制负载140上的电压。如上所述,可将过电流保护部分110和过电压保护部分120均构造为独立地提供功率保护。例如,可将过电流保护部分110构造为响应于过电流事件而提供过电流保护,并可将过电压保护部分120构造为响应于过电压事件而提供过电压保护。在一些实施方式中,因为过电流保护部分110和过电压保护部分120集成在输入功率保护装置100中,所以,过电流保护部分110和过电压保护部分120之间的热耦合(用虚双边箭头代表)也可用来对负载140提供功率保护(例如,过电流保护、过电压保护)。特别地,热耦合可以是这样的机制,过电流保护部分110和过电压保护部分120通过该机制可相互作用(例如,协同工作),以对负载140提供功率保护。在一些实施方式中,如果不将过电流保护部分110和过电压保护部分120作为单个部件而集成在输入功率保护装置100中,那么,这种热耦合可能是不可能的。例如,可将在引出不期望的电流水平的同时由过电流保护部分110产生的热量传递至过电压保护部分120。传递至过电压保护部分120的热量会导致过电压保护部分120 从电压调节状态改变成短路状态(例如,故障短路,低电阻状态),并由此增加通过过电流保护部分110的引出电流。通过过电流保护部分110的引出电流,响应于通过过电压保护部分120而引出的电流,能够导致过电流保护部分110改变成低导电状态(例如,故障断开,高电阻状态),并保护负载140不受到不期望的电流水平的影响,且限制过电流保护部分110可传递至电路板(例如,PCB)的热量。因此,当过电压保护部分120与过电流保护部分110热耦合时,可将过电流保护部分110构造为将过电压保护部分120加热至其临界热击穿温度(通过设计,所述临界热击穿温度可以低于过电流保护部分110元件断开温度), 过电压保护部分120将改变成短路状态,引出更多的电流通过过电流保护部分110,并导致过电流保护部分110改变成低导电状态。在一些使用多个分开的部件的热解耦系统中,过电流保护部分110的阈值电流(例如,额定电流、开路电流)附近的相对低的电流能够将过电流保护部分110的温度和相关的电路板温度增加至危险的(例如,破坏性的)水平,而不会使过电流保护部分110改变成低导电状态。如果过电流保护部分110是或包括保险丝, 那么当在阈值电流附近运行时,保险丝会达到非常高的温度一在一些系统中这会导致电路板起火。在一些实施方式中,电源130可以是任何类型的电源,例如,开关模式的电源、直流电(DC)电源、交流电(AC)电源,等等。在一些实施方式中,电源130可包括这样的电源, 其可以是任何类型的电源,例如,直流电(DC)电源,诸如电池、燃料电池,等等。图2是输入功率保护装置200的示意图。如图2所示,输入功率保护装置200包括保险丝210(也可叫做保险丝装置),其用作输入功率保护装置200的过电流保护部分。 在一些实施方式中,保险丝210可由任何类型的材料(或其组合)形成,例如,铝、锡、铜、 铅、黄铜、青铜、镍铬铁合金,等等。输入功率保护装置200还包括齐纳二极管220(其可以是TVS 二极管的类型)(其通常将指的是齐纳二极管器件),其用作输入功率保护装置200 的过电压保护部分。在一些实施方式中,齐纳二极管220可以是用任何类型的半导体材料的PN结(其由ρ型半导体和η型半导体形成或与其相关)形成的半导体器件,所述任何类型的半导体材料例如硅(例如掺杂硅)、砷化镓、锗、碳化硅,等等。在一些实施方式中,齐纳二极管220可包括硅基板150,其包括PN结的至少一部分(或与PN结的至少一部分相关)。在一些实施方式中,可以半导体的单个或多个晶体的方式制造PN结,例如,通过掺杂、使用离子注入、掺杂剂扩散、外延生长,等等。虽然在齐纳二极管的上下文中讨论了此实施方式以及这里描述的许多实施方式,但是,可能将任何类型的过电压保护部分与齐纳二极管一起使用或代替齐纳二极管。例如,输入功率保护装置 200的过电压保护部分可以是任何类型的TVS装置。如图2所示,将保险丝210和齐纳二极管220集成在输入功率保护装置200中,使得输入功率保护装置200用作单个集成元件。换句话说,可将保险丝210和齐纳二极管220 封装在输入功率保护装置200中,使得输入功率保护装置200用作独立的分立元件。
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因为将保险丝210和齐纳二极管220集成在输入功率保护装置200中,所以输入功率保护装置200包括三个端子。当均用作独立部件时,典型地将保险丝封装成两端子装置,典型地也将齐纳二极管封装成两端子装置。如图2所示,输入功率保护装置200的三个端子是输入端子202、输出端子204和接地端子206。如图2所示,将输入端子202与保险丝210的一端212耦合(例如,电耦合)。将齐纳二极管220与保险丝210的端部214耦合(例如,电耦合),其也与输出端子204耦合(例如,电耦合)。因此,将保险丝210的端部214和齐纳二极管220都与输出端子204耦合,并用作单个节点。还将齐纳二极管220 与接地端子206耦合。因为输入功率保护装置200包括三端子结构,所以保险丝210故障断开(也可叫做烧断),并中断到经由输出端子204与输入功率保护装置200耦合的齐纳二极管220和下游系统(例如负载)的电流。在一些实施方式中,当保险丝210熔化以产生开路时,保险丝210故障断开。在一些实施方式中,保险丝210可响应于下游过电流事件、过电压事件, 和/或热耦合机制,而故障断开。在图3A至图5B所示的图表中,示出了包括过电流保护部分(例如,保险丝装置)和过电压保护部分(例如,齐纳二极管)的输入功率保护装置的这些不同的功率保护机制的实例。特别地,图3A至图3D是示出了由输入功率保护装置(例如图1和图2中所示的) 经由热耦合机制提供的功率保护的图表。图4A至图4C是示出了由输入功率保护装置响应于过电流事件而提供的功率保护的图表。图5A和图5B是示出了由输入功率保护装置响应于过电压事件而提供的功率保护的图表。虽然将结合图3A至图5B描述的部件的行为描述为,例如,当执行时(例如,用半导体装置执行时),在特定电压、电流、和/或在特定时间进行转变,但是,部件的转变可能出现在特定电压、电流和/或特定时间稍微之前或出现在其稍微之后。特别地,击穿电压、 热导率、加工偏差、温度变化、装置的开关时间、电路转变延迟等等的变化,会导致这样的状态(例如,非理想状态)可在图3A至图5B中的电压、电流和/或时间稍微之前或在其稍微之后触发部件的转变。如图3A至图5B所示,时间向右增加。图3A是示出了通过包括在输入功率保护装置中的过电流保护装置的电流的图表。过电流保护装置可以是保险丝装置,例如,图2所示的输入功率保护装置200的保险丝 210。在一些实施方式中,过电流保护装置可包括在图1所示的输入功率保护装置100的过电流保护部分110中,或可以是所述过电流保护部分110。如图3A所示,通过过电流保护装置的电流从大约时间Tl开始增加,直到电流在大约时间T2时达到电流Q为止,电流Q低于阈值电流CL。通过过电流保护装置的电流大约是时间T2和T3之间的电流Q。在一些实施方式中,阈值电流CL可代表过电流保护装置的额定电流,该电流能够大约是过电流保护装置可连续传导电流而故障断开(例如烧断)时的最大电流。换句话说,阈值电流CL可代表过电流保护装置可连续传导电流而不会中断流向下游负载(例如电路)的电流时的电流。在一些实施方式中,阈值电流CL可代表过电流保护装置从高导电状态改变成低导电状态(例如,故障断开)时的最小稳态电流。在一些实施方式中,阈值电流CL可以在,例如,微安和安之间。例如,阈值电流CL可以是2微安、5 毫安、10安、100安,等等。图:3B是示出了集成在具有结合图3A描述的过电流保护装置的输入功率保护装置中的过电压保护装置(例如,瞬态电压抑制器(TVS)装置)的温度的图表。图3C是示出了通过过电压保护装置的电流的图表,并且图3D是示出了通过过电压保护装置的电压的图表。过电压保护装置可以是,例如,齐纳二极管,例如图2所示的输入功率保护装置200的齐纳二极管220。在一些实施方式中,过电压保护装置可包括在图1所示的输入功率保护装置100的过电压保护部分120中,或可以是过电压保护部分120。如图;3B所示,响应于增加至电流Q的通过过电流保护装置的电流(图3A所示), 过电压保护装置的温度在时间Tl和T2之间开始增加。特别地,过电压保护装置的温度可响应于由过电流保护装置响应于通过过电流保护装置的电流而产生的热量,在时间Tl和 T2之间开始增加。热能够通过例如封装(例如模制)而被热传导,所述封装用来将过电流保护装置和过电压保护装置集成(或封装)在输入功率保护装置或其他装置结构中。在此实施方式中,将过电压保护装置构造为,当过电压保护装置的温度达到阈值温度BT时,从电压调节状态改变成短路状态(例如,故障短路)。在一些实施方式中,阈值温度BT可叫做阈值击穿温度,或叫做临界击穿温度——即使不超过电压阈值VL,也可实现此短路状态。当处于电压调节状态时,过电压保护装置可被构造为限制过电压保护装置(和下游负载)上的电压。例如,如果过电压保护装置是齐纳二极管,那么,可将齐纳二极管构造为,当处于电压调节状态时,将齐纳二极管上的电压限制在齐纳击穿电压。在图3D中将过电压保护装置的电压调节极限示出为电压阈值VL(也可叫做反向击穿电压或叫做箝位电压)。当处于短路状态时,过电压保护装置会变得短路,然后可将其构造为导电地引出电流。当处于短路状态时,过电压保护装置可能处于热感应短路状态,该热感应短路状态可以是过电压保护装置的结构中的物理变化导致短路的装置的故障模式。例如,如果过电压保护装置是齐纳二极管,那么,金属响应于高于阈值温度BT的温度而通过齐纳二极管的PN 结的移动会导致齐纳二极管内的短路(例如,PN结上的短路)。在一些实施方式中,一旦已将过电压保护装置改变成短路状态,那么过电压保护装置可能不会改变回成电压调节状态。换句话说,到短路状态的变化可以是不可逆的物理变化。在一些实施方式中,过电压保护装置可以是或可以包括被构造为从短路状态可逆地改变回成电压调节状态的装置。如图;3B所示,过电压保护装置的温度在时间T3达到阈值温度BT,在该时间,过电压保护装置故障短路(改变成短路状态)。在一些实施方式中,阈值温度BT可以在,例如, 200和700华氏温度之间(例如,350华氏温度、400华氏温度、450华氏温度)。在一些实施方式中,可将过电压保护装置构造为使得阈值温度BT高于或低于图:3B所示的温度。在一些实施方式中,过电压保护装置可由本质上具有特定阈值温度BT的材料(例如,半导体材料)制成。在一些实施方式中,可将过电压保护装置构造为使得过电压保护装置的热导率耦合导致比图:3B所示的时间更短或更长的时间。响应于过电压保护装置从电压调节状态改变成短路状态(例如,故障短路),通过过电压保护装置引出的电流快速增加,如图3C所示。特别地,通过过电压保护装置的电流从时间T3开始快速地增加,该时间大约是过电压保护装置改变成短路状态(例如,故障短路)的时间。而且,响应于过电压保护装置改变成短路状态(例如,故障短路),通过过电流保护装置引出的电流从时间T3开始增加,如图3A所示。当通过过电压保护装置引出的电流增加时,通过过电流保护装置引出的电流增加。通过过电流保护装置引出的电流可响应于通过过电压保护装置引出的电流增加而增加。如图3A所示,来自过电流保护装置的电流从在时间T3开始的电流Q增加至超过阈值电流CL的峰值电流310 (为了简单,不讨论CL的相关时间成分)。响应于通过过电流保护装置的电流增加超过阈值电流CL,过电流保护装置在时间T4改变成低导电状态(例如,故障断开)。当过电流保护装置在时间T4改变成低导电状态(例如,故障断开)时,通过过电流保护装置的电流减小为零(或相对低的值) (因为过电流保护装置已改变成低导电状态(例如,故障断开))。如图3A所示,在通过过电流保护装置的电流在时间段312期间高于阈值电流CL 之后,过电流保护装置改变成低导电状态(例如,故障断开)。在一些实施方式中,当过电流保护装置的温度导致过电流保护装置的至少一部分例如响应于流过过电流保护装置的电流而熔化时,过电流保护装置可能改变成低导电状态(例如,故障断开)。因此,过电流保护装置在其期间改变成低导电状态(例如,故障断开)的时间段可取决于流过过电流保护装置的电流的水平、过电流保护装置的大小、过电流保护装置的热导率、过电流保护装置的电阻率,等等。在一些实施方式中,可将过电流保护装置构造为,使得在比时间段312短的时间段期间、或在比时间段312长的时间段期间,在到阈值电流CL的过电流保护装置的电流之后,过电流保护装置改变成低导电状态(例如,故障断开)。如图3C所示,通过过电压保护装置的电流在时间T4响应于过电流保护装置在时间T4改变成低导电状态(例如,故障断开)(如图3A所示)而降至零(或相对低的值)。 在一些实施方式中,在时间T3之前通过过电压保护装置的电流可大于零。在一些实施方式中,在时间T3之前通过过电压保护装置的电流可以是相对小的电流。在一些实施方式中, 在时间T3之前通过过电压保护装置的电流可以大约是通过过电压保护装置的泄漏电流。如图3D所示,在输入功率保护装置的操作期间,过电压保护装置上的电压大约是恒定的,直到过电流保护装置开始从时间T3开始改变成低导电状态(如图3A所示)为止。 响应于过电流保护装置改变成低导电状态(例如,故障断开),通过过电压保护装置的电压降至零(或相对低的值)。在一些实施方式中,过电压保护装置响应于超过阈值温度BT的温度增加的故障可叫做短路器故障。如图3D所示,过电压保护装置上的电压低于过电压保护装置的阈值电压VL。过电压保护装置的阈值电压VL可以是这样的电压(例如,电压调节极限、箝位电压)当过电压保护装置处于电压调节状态时,过电压保护装置击穿(例如,齐纳二极管的击穿电压或齐纳电压)。大于或等于击穿电压VL的过电压保护装置的击穿可以是可控击穿(和可逆击穿),当过电压保护装置改变成短路状态时,将其与温度导致的击穿对比。在一些实施方式中,在输入功率保护装置的操作期间,过电压保护装置上的电压可能改变(例如,增加、减小)。在一些实施方式中,阈值电压VL可以是,例如,在毫伏和伏之间。例如,阈值电压VL可以是0. 5伏、1. 5伏、5伏、50伏,等等。如图;3B所示,在过电流保护装置在时间T4改变成低导电状态(例如,故障断开) 之后,过电压保护装置的温度开始降低。在一些实施方式中,过电压保护装置的温度可降低,因为电流是相对有限的或不再流过过电流保护装置(或不再流过输入功率保护装置的任何部分)。在一些实施方式中,当过电压保护装置经由热冷却机制(例如,对流、传导,等等)冷却时,过电压保护装置的温度可降低。在一些实施方式中,尽管过电压保护装置冷却,过电压保护装置也可保持在短路状态中。
在此实施方式中,过电压保护装置的温度在温度上增加,直到过电压保护装置响应于在时间段314期间对过电流保护装置(图3A所示)增加电流(图:3B所示)而达到阈值温度BT为止。而且,如图3A和图;3B所示,过电压保护装置的温度在时间Tl和T2之间增加,即使通过过电流保护装置的电流开始在时间Tl增加。换句话说,相对于通过过电流保护装置的电流的增加,过电压保护装置的温度的增加被延迟。在图3B中将此延迟示出为延迟时间段316。在一些实施方式中,可将过电压保护装置(例如,过电压保护装置的热导率)构造为,使得过电压保护装置在比图3B所示的时间段314短或长的时间段期间达到阈值温度 BT0在一些实施方式中,可将过电压保护装置构造为,使得延迟时间段316比图:3B所示的短或长。在一些实施方式中,可将过电压保护装置和过电流保护装置(将其集成在输入功率保护装置中)之间的距离和/或过电压保护装置和过电流保护装置之间的材料定义为, 使得延迟时间段316比图;3B所示的短或长,和/或使得过电压保护装置在比图:3B所示的时间段314短或长的时间段期间达到阈值温度BT。在一些实施方式中,可将过电压保护装置和过电流保护装置之间的材料构造为,使得该材料是导热材料(例如,是具有特定热导率的材料)和/或电绝缘材料,例如,氧化硅、本征半导体、多晶硅、聚合物封装玻璃,等等。虽然未在图3A至图3D中示出,但是,在一些实施方式中,通过过电压保护装置的增加的泄漏电流(其可以是温度导致的)会导致过电流保护装置故障断开。例如,过电压保护装置的温度的增加会导致过电压保护装置引出相对高的泄漏电流通过过电压保护装置并通过过电流保护装置。即使过电压保护装置可能尚未故障短路,由过电压保护装置通过过电流保护装置引出的相对高的泄漏电流(加上任何已经流过过电流保护装置的额外电流)会导致过电流保护装置故障断开(在时间段内)。如图4A和图4C所示的图表示出的,以低于阈值电流CL的通过过电流保护装置的电流(例如,持续电流)开始的连续的多个事件,会导致过电流保护装置的导电状态的变化 (例如烧断)。特别地,包括过电流保护装置和过电压保护装置之间的导热(或热传递)的正反馈回路,会导致过电流保护的导电状态的变化。通过过电流保护装置引出的电流导致向过电压保护装置的热传递。当将热量传递至过电压保护装置时,过电压保护导致将更高水平的电流引出通过过电流保护装置,直到过电流保护装置改变成低导电状态(例如,故障断开)为止。图4A是示出了通过包括在输入功率保护装置中的过电流保护装置的电流的图表。过电流保护装置可以是诸如图2所示的输入功率保护装置200的保险丝210的过电流保护装置。在一些实施方式中,过电流保护装置可包括在图1所示的输入功率保护装置100 的过电流保护部分110中,或可以是过电流保护部分110。如图4A所示,通过过电流保护装置的电流从大约时间Sl开始快速增加,直到电流为高于阈值电流CL的电流R为止。通过过电流保护装置的电流可响应于过电流事件(例如,导电状态的变化(例如,负载内的短路))而快速增加。在此实施方式中,通过过电流保护装置的电流在时间Sl和S2之间大约是电流R,直到过电流保护装置在时间S2改变成低导电状态(例如,故障断开)为止,在此S2时间,电流降至零(或相对低的电流)。将过电流保护装置构造为,当通过过电流保护装置的电流高于阈值电流CL(例如,其可代表过电流保护装置的额定电流)并持续至少特定的时间段时,改变成低导电状态(例如,故障断开)。在此实施方式中,基于导致过电流事件的故障的电阻和/或电源电阻,将电流限制为电流R。在一些实施方式中,导致通过过电流保护装置的电流超过阈值电流CL的电流分布 (profile)可与图3A所示的不同。如图4A所示,在通过过电流保护装置的电流在时间段412期间高于阈值电流CL 之后,过电流保护装置改变成低导电状态(例如,故障断开)。在一些实施方式中,当过电流保护装置的温度导致过电流保护装置的至少一部分例如响应于流过过电流保护装置的电流而熔化时,过电流保护装置可能改变成低导电状态(例如,故障断开)。因此,过电流保护装置在其期间改变成低导电状态(例如,故障断开)的时间段可取决于流过过电流保护装置的电流的水平、过电流保护装置的大小、过电流保护装置的热导率、过电流保护装置的电阻率,等等。在一些实施方式中,可将过电流保护装置构造为,使得在比时间段412短的时间段期间、或在比时间段412长的时间段期间,在到阈值电流CL的过电流保护装置的电流之后,过电流保护装置改变成低导电状态(例如,故障断开)。图4B是示出了集成在具有结合图4A描述的过电流保护装置的输入功率保护装置中的过电压保护部分(例如,瞬态电压抑制器(TVS)装置)的温度的图表。图4C是示出了通过过电压保护装置的电流的图表。过电压保护装置可以是,例如,齐纳二极管,诸如图2 所示的输入功率保护装置200的齐纳二极管220。在一些实施方式中,过电压保护装置可包括在图1所示的输入功率保护装置100的过电压保护部分120中,或可以是过电压保护部分 120。如图4B所示,响应于通过过电流保护装置的电流增加至电流R (图4A所示),过电压保护装置的温度在时间Sl和S2之间增加(例如,以几乎线性的速度增加)。特别地,过电压保护装置的温度响应于由过电流保护装置响应于通过过电流保护装置的电流R而产生的热量,在时间Sl和S2之间增加。例如,热能够通过封装(例如模制)而被热传导,所述封装用来将过电流保护装置和过电压保护装置集成在输入功率保护装置中。在过电流保护装置在时间S2改变成低导电状态(例如,故障断开)(图4A所示) 之后,过电压保护装置的温度开始减小(例如,渐近地减小),如图4B所示。在一些实施方式中,过电压保护装置的温度可减小,因为电流是有限的或不再流过过电流保护装置(或不再流过输入功率保护装置的任何部分)。在一些实施方式中,当过电压保护经由诸如对流、传导等的机制冷却时,过电压保护装置的温度可降低。在此实施方式中,过电压保护装置保持在电压调节状态,并且不会改变成短路状态,因为过电压保护装置的温度不会超过阈值温度BT。如图4C所示,在输入功率保护装置的操作期间,过电压保护装置上的电压大约是恒定的,直到过电流保护装置在时间T4改变成低导电状态(例如,故障断开)(如图4A所示)为止。响应于过电流保护装置改变成低导电状态(例如,故障断开),通过过电压保护装置的电压降至零(或相对低的值)。如图4C所示,过电压保护装置上的电压低于过电压保护装置的阈值电压VL。过电压保护装置的阈值电压VL可以是这样的电压(例如,电压调节极限、箝位电压)当过电压保护装置处于电压调节状态时,过电压保护装置击穿(例如, 齐纳二极管的击穿电压)。在一些实施方式中,在输入功率保护装置的操作期间,过电压保护装置上的电压可能改变(例如,增加、减小)。在一些实施方式中,可将过电流保护装置响应于通过过电流保护装置的电流增加(如图4A所示)而产生的热量传递至过电压保护装置。过电压保护装置的温度可使得过电压保护装置改变成短路状态(例如,故障短路)并引出电流。在一些实施方式中,通过过电压保护装置引出的电流可导致通过过电流保护装置引出的更高的电流(比图4A所示的更高),并可在时间S2之前导致过电流保护装置改变成低导电状态(例如,故障断开)。如图3A至图3D所示的图表和图4A与图4C所示的图表所示出的,过电流保护装置的导电状态(例如,烧断)可直接由高于过电流保护装置的阈值电流CL的电流导致,或可最初由低于阈值电流CL的电流(经由以上讨论的正反馈回路)触发。图5A是示出了集成在输入功率保护装置中的过电压保护装置的电压的图表。过电压保护装置可以是例如齐纳二极管,诸如图2所示的输入功率保护装置200的齐纳二极管220。在一些实施方式中,过电压保护装置可包括在图1所示的输入功率保护装置100的过电压保护部分120中,或可以是过电压保护部分120。如图5A所示,通过过电压保护装置的电压大约在时间Ul开始增加,直到电压大约在时间U2处于阈值电压VL为止。在此实施方式中,过电压保护装置保持在电压调节状态, 并且不会改变成短路状态。过电压保护装置上的电压可响应于过电压事件而增加。在此实施方式中,过电压保护装置上的电压在时间U2和U3之间大约处于阈值电压VL,直到过电流保护装置在时间U3改变成低导电状态(例如,故障断开)(图5B所示)为止,在此U3时间, 电压降至零(或相对低的值)。过电压保护装置的阈值电压VL可以是这样的电压(例如, 电压调节极限、箝位电压)当过电压保护装置处于电压调节状态时,过电压保护装置在该电压下击穿(例如,齐纳二极管的击穿电压)。在一些实施方式中,导致过电压保护装置上的电压到达阈值电压VL的电压分布可与图5A所示的不同。图5B是示出了通过包括在具有结合图5A描述的过电压保护装置的输入功率保护装置中的过电流保护装置的电流的图表。过电流保护装置可以是过电流保护装置,例如图 2所示的输入功率保护装置200的保险丝210。在一些实施方式中,过电流保护装置可包括在图1所示的输入功率保护装置100的过电流保护部分110中,或可以是过电流保护部分 110。如图5B所示,通过过电流保护装置的电流从大约时间Ul开始增加,直到电流在大约时间U2时处于电流V,该电流V高于阈值电流CL。通过过电流保护装置的电流可响应于过电压保护装置上的电压响应于过电压事件增加而快速增加。在此实施方式中,通过过电流保护装置的电流在时间U2和U3之间大约处于电流R,直到过电流保护装置在时间U3故障断开为止,在此U3时间,电流降至零(或相对低的值)。将过电流保护装置构造为,当通过过电流保护装置的电流高于阈值电流CL(其可代表,例如,过电流保护装置的额定电流) 并持续至少一特定时间段时,改变成低导电状态(例如,故障断开)。在此实施方式中,将电流限制为电流V,因为这是在过电压保护装置的阈值电压VL时被引出以覆盖(cap)通过过电压保护装置的电压的电流。与上述过电流保护装置类似,将过电流保护装置构造为,在通过过电流保护装置的电流在有限的时间段期间高于阈值电流CL之后,改变成低导电状态(例如,故障断开)。 如图5A和图5B所示,将过电压保护装置和过电流保护装置构造为,使得当过电压保护装置上的电压处于阈值电压时,通过过电流保护装置的电流将导致过电流保护装置改变成低导电状态(例如,故障断开)。换句话说,将过电压保护装置和过电流保护装置共同构造为,使CN 102545191 A得过电流保护装置在过电压保护装置上的期望电压下将改变成低导电状态(例如,故障断开)。在此实施方式中,流向过电流保护装置的电流与图5A所示的过电压保护装置上的电压增加成比例地增加。在一些实施方式中,如果与输入功率保护装置耦合的负载是有效负载(而不是电阻性负载),那么,通过过电流保护装置的电流分布可与图5B所示的不同。图5C是示出了集成在具有在图5A和图5B中描述的过电流保护装置的输入功率保护装置中的过电压保护部分(例如,瞬态电压抑制器(TVS)装置)的温度的图表。如图 5C所示,响应于通过过电流保护装置的电流增加至电流V (图5B所示),过电压保护装置的温度在时间Ul和U3之间增加(例如,以几乎线性的速度增加),但是不超过过电压保护装置的阈值温度BT。特别地,过电压保护装置的温度响应于由过电流保护装置响应于通过过电流保护装置的电流V而产生的热量,在时间Ul和U3之间增加。例如,热能够通过例如封装(例如模制)或任何其他装置结构而被热传导,所述封装或所述装置结构用来将过电流保护装置和过电压保护装置集成在输入功率保护装置中。在过电流保护装置在时间U3改变成低导电状态(例如,故障断开)(图5B所示) 之后,过电压保护装置的温度开始减小(例如,渐近地减小),如图5C所示。在一些实施方式中,过电压保护装置的温度可降低,因为电流是有限的或不再流过过电流保护装置(或不再流过输入功率保护装置的任何部分)。在一些实施方式中,当过电压保护经由诸如对流、传导等的机制冷却时,过电压保护装置的温度可降低。在此实施方式中,过电压保护装置保持在电压调节状态,并且不会改变成短路状态,因为过电压保护装置的温度不会超过阈值温度BT。图6A是示出了输入功率保护装置600的顶横截面图的方块图。图6B是示出了图 6A所示的输入功率保护装置600的侧横截面图的方块图。沿着线Pl截取图6B所示的输入功率保护装置600的侧横截面图,线Pl示出为图6A中的虚线。沿着线P2截取图6A所示的输入功率保护装置600的顶横截面图,线P2示出为图6B中的虚线。在图6A和图6B所示的实施方式中,输入功率保护装置600包括用作过电流保护部分的保险丝610和用作过电压保护部分的齐纳二极管620。在此实施方式中,用耦合于 (例如,丝焊于)输入端子602的并耦合于(例如,丝焊)金属板624的金属丝限定保险丝 610,金属板6 是齐纳二极管620的一部分。换句话说,保险丝610可以是丝焊保险丝。在一些实施方式中,保险丝610可以是任何类型的保险丝。例如,保险丝可以是狭窄金属结构保险丝、二极管上保险丝层(on-diode fuse layer),或可用一些其他技术形成。在一些实施方式中,保险丝610可由任何类型的材料形成,例如,铝、锡、铜、铅、黄铜、青铜、镍铬铁合金,等等。如图6A所示,可经由导体630将齐纳二极管620与输入功率保护装置600的输出端子604耦合。在此实施方式中,导体630包括两个分开的导体(S卩,两个分开的金属丝)。 在一些实施方式中,每个导体630可由和保险丝610相同的材料制成。在一些实施方式中, 导体630可包括比图6A所示的多或少的金属丝。在一些实施方式中,每个导体630可具有和保险丝610大约(例如,基本上)相同的大小、材料和电阻。因为导体630包括两个分开的金属丝且保险丝610由一个金属丝制成,所以在导体630响应于经由保险丝610和导体630在输入端子602与输出端子604之间流动的电流而故障断开之前,保险丝610将故障断开。保险丝610将在导体630故障断开之前故障断开,因为保险丝610的横截面面积(和电阻)比导体630的共同的横截面面积 (和电阻)小。在一些实施方式中,可以用与图6A所示的导体630不同的装置(或连接) 将输出端子604与齐纳二极管620耦合。在图7A至图8B中示出了齐纳二极管620与输出端子604之间的不同装置(或连接)的实例。如图6B所示,齐纳二极管620包括具有PN结622的半导体621。将金属板拟4设置在半导体621的顶部上,并将金属板6 设置在半导体621的底部上。在一些实施方式中,可通过用半导体处理装置设置于(例如,溅射于)半导体621上的金属限定金属板624 和/或金属板626。在一些实施方式中,金属板6 和/或金属板6 可能覆盖或可能不覆盖半导体621的整个顶部和/或底部。在一些实施方式中,可以在将半导体621切割(例如,用锯子切割)成可包括在输入功率保护装置600中的单个晶粒(die)之前,将金属板 624和/或金属板6 设置在半导体621上。如图6B所示,齐纳二极管620的PN结与半导体621的顶部的距离比其与半导体621的底部的距离小。如图6B所示,经由金属板6 将齐纳二极管620与接地端子606直接耦合。虽然未在图6A或图6B中示出,但是,在一些实施方式中,可以经由一个或多个导体(例如,一个或多个金属丝)将齐纳二极管620与接地端子606耦合。如图6A和图6B所示,将保险丝610、齐纳二极管620、导体630和端子(S卩,输入端子602、输出端子604、接地端子606)集成在输入功率保护装置600中。特别地,将这些部件设置在容器650内,容器包括形成于部件周围的模制物652。在一些实施方式中,容器 650和模制物652可共同限定封装。在一些实施方式中,除了那些以上提到的以外,可将附加部件包括在输入功率保护装置600中。在一些实施方式中,可将附加部件集成在输入功率保护装置600中。在一些实施方式中,容器650可具有盖子(例如,罩、底部),在已将部件设置在容器650的至少一部分内之后,将所述盖子设置在部件之上。在一些实施方式中, 一个或多个端子可以延伸超过容器650的边界。如图6B所示,将每个端子与可用来将输入功率保护装置600插入例如印刷电路板 (PCB)中的管脚耦合。特别地,输入端子602与管脚612耦合,输出端子604与管脚614耦合,并且接地端子606与管脚616耦合。在图10中示出了可插入(例如,塞入)有输入功率保护装置600的印刷电路板的插座的一个实例。在一些实施方式中,可将一个或多个端子与不同类型的可用来将输入功率保护装置600与电路板耦合的连接器(不同于管脚)耦合,诸如球状物。在一些实施方式中,可以不将一个或多个端子与管脚(如所示出的)或球状物耦合,但是其可以是可焊接至电路板的焊盘,或者可与焊盘耦合。在这种实施方式中, 可选地,可以省略一个或多个管脚。图7A是示出了输入功率保护装置的部件的顶视图的方块图。图7B是示出了图7A 所示的输入功率保护装置的部件的侧视图的方块图。输入功率保护装置700包括用作过电流保护部分的保险丝710和用作过电压保护部分的齐纳二极管720。在此实施方式中,用耦合(例如,丝焊)于输入端子702的并(例如,丝焊)于金属板7M耦合的金属丝限定保险丝710,金属板7M是齐纳二极管720的一部分。换句话说,保险丝710可以是丝焊保险丝。 在一些实施方式中,保险丝710可以是任何类型的保险丝(例如,狭窄金属结构保险丝、二极管上保险丝层)。如图7A所示,可经由导电夹760将齐纳二极管720与输入功率保护装置700的输出端子704耦合。在一些实施方式中,导电夹760可由任何类型的导电材料制成,例如,铝、 金,等等。在一些实施方式中,导电夹760可由与保险丝710相同的材料制成。在一些实施方式中,导电夹760可被构造成(例如,导电夹760的几何形状、热质量、和/或材料类型可被构造成),使得在导电夹760响应于经由保险丝710和导电夹760 在输入端子702与输出端子704之间流过的电流而故障断开之前,保险丝710将故障断开。 例如,在一个这种实施方式中,保险丝710将在导电夹760故障断开之前故障断开,因为保险丝710的横截面面积(和电阻)比导电夹760的共同的横截面面积(和电阻)小。在一些实施方式中,导电夹760的使用可便于处理相对高的能量脉冲,因为导电夹760可具有,例如,与齐纳二极管720和/或输出端子704耦合的相对大的质量(例如, 大表面积)。在一些实施方式中,导电夹760可具有可用作用于齐纳二极管720和/或输出端子704的散热片(例如,热散热片)的相对大的质量。因此,与如果将比导电夹760小的导体与齐纳二极管720耦合相比,齐纳二极管720可以是更高功率的部件。如图7B所示,齐纳二极管720包括具有PN结722的半导体721。金属板7M设置在半导体721的顶部上,并且金属板7 设置在半导体721的底部上。在一些实施方式中, 可通过用半导体处理需求设置于(例如,溅射于)半导体721上的金属限定金属板7M和 /或金属板726。在一些实施方式中,金属板7M和/或金属板7 可以不覆盖半导体721 的整个顶部或底部。虽然未在图7B中示出,但是,齐纳二极管720的PN结与半导体721的底部的距离比其与半导体721的顶部的距离小。如图7B所示,经由金属板7 将齐纳二极管720与接地端子706直接耦合。虽然未在图7A或图7B中示出,但是,在一些实施方式中,可能经由一个或多个导体(例如,一个或多个金属丝)将齐纳二极管720与接地端子706耦合。虽然未在图7A或图7B中示出,但是,可将图7A和图7B所示的输入功率保护装置的部件集成在与图6A和图6B所示的封装相似的封装中。在一些实施方式中,除了那些以上提到的以外,可将附加部件包括在输入功率保护装置中。图8A是另一示出了输入功率保护装置的部件的顶视图的方块图。图8B是示出了图8A所示的输入功率保护装置的部件的侧视图的方块图。输入功率保护装置800包括用作过电流保护部分的保险丝810和用作过电压保护部分的齐纳二极管820。在此实施方式中,用耦合(例如,丝焊)于输入端子802的金属丝限定保险丝810,并且保险丝810可以是丝焊保险丝。在一些实施方式中,保险丝810可以是任何类型的保险丝(例如,狭窄金属结构保险丝、二极管上保险丝层)。如图8B所示,齐纳二极管820包括具有PN结822的半导体821 (其由ρ型半导体和η型半导体形成)。金属板拟4设置在半导体821的顶部上,并且金属板拟6设置在半导体821的底部上。在一些实施方式中,可通过用半导体处理技术设置于(例如,溅射于)半导体821上的金属限定金属板拟4和/或金属板826。在一些实施方式中,金属板拟4和/ 或金属板拟6可以不覆盖半导体821的整个顶部或底部。如图8Β所示(与结合图6Β和图7Β描述的PN结相反),齐纳二极管820的PN结与半导体821的底部的距离比其与半导体821的顶部的距离小。因此,将图8Β所示的齐纳
18二极管820与图6B和图7B所示的齐纳二极管相比是翻转的。因为将齐纳二极管820翻转(相对于以上示出的PN结),所以,齐纳二极管820的 PN结相对靠近输出端子804,并且齐纳二极管820的PN结可能相对靠近齐纳二极管820在使用期间可能耦合的PCB。因此,PCB的部件(例如,过孔、铜丝或迹线(trace))可用作热散热片,以从齐纳二极管820(其可能是对温度相对敏感的)的PN结吸走热量。因此,可能以期望的方式增加齐纳二极管820的功率处理。如图8B所示,输出端子804与齐纳二极管820的底部耦合。特别地,齐纳二极管 820的金属板拟6与输出端子804耦合。保险丝810在输入端子802和输出端子804之间 (在输出端子804的部分803处)耦合。而且,如图8B所示,经由导电夹860 (其可与图7A 和图7B所示的导电夹760相同或相似)将齐纳二极管820与接地端子806耦合。这与图 7B所示的部件不同,在图7B中,经由导电夹760将齐纳二极管720与输出端子704耦合,并经由金属板7 将齐纳二极管720与接地端子706耦合。虽然未在图8A或图8B中示出,但是,可将图8A和图8B所示的输入功率保护装置的部件集成在与图6A和图6B所示的封装相似的封装中。在一些实施方式中,除了那些以上提到的以外,可将附加部件包括在输入功率保护装置中。虽然未在图8A或图8B中示出, 但是,在一些实施方式中,可能经由一个或多个导体(例如,一个或多个金属丝)将齐纳二极管820与接地端子806耦合。图9A是又一示出了输入功率保护装置的部件的顶视图的方块图。图9B是示出了图9A所示的输入功率保护装置的部件的侧视图的方块图。输入功率保护装置900包括用作过电流保护部分的保险丝910和用作过电压保护部分的齐纳二极管920。如图9A所示,可经由导电夹960(其可与上述导电夹相同或相似)将齐纳二极管920与输入功率保护装置 900的输出端子904耦合。如图9B所示,用导电夹962将保险丝910的第一部分与输入端子902耦合(例如,电耦合),并且保险丝910的第二部分与导电夹960 (和输出端子904) 耦合(例如,电耦合)。如图9B所示,齐纳二极管920包括具有PN结922的半导体921。金属板拟4设置在半导体921的顶部上,并且金属板拟6设置在半导体921的底部上。在一些实施方式中, PN结922、金属板拟4和/或金属板拟6可与以上描述的那些相似。如图9B所示,经由金属板拟6将齐纳二极管920与接地端子906直接耦合。虽然未在图9A或图9B中示出,但是,在一些实施方式中,可以经由一个或多个导体(例如,一个或多个金属丝)将齐纳二极管920与接地端子906耦合。在一些实施方式中,用设置于齐纳二极管920的半导体921上的处理层(例如,金属层)限定金属丝910。在一些实施方式中,可用半导体处理技术制造金属丝910。例如, 在一些实施方式中,可通过使用溅射技术而设置于齐纳二极管920的半导体921上的金属来限定保险丝910。换句话说,可用半导体处理技术将保险丝910和齐纳二极管920形成于公共硅基板内。虽然未在图9A或图9B中示出,但是,可将图9A和图9B所示的输入功率保护装置的部件集成在与图6A和图6B所示的封装相似的封装中。在一些实施方式中,除了那些以上提到的以外,可将附加部件包括在输入功率保护装置中。图10是示出了过电流保护插座1003和过电压保护插座1005的方块图。过电流保护插座1003包括焊盘1002和焊盘1004。过电压保护插座1005包括焊盘1006和焊盘 1008。在一些实施方式中,过电流保护插座1003和过电压保护插座1005可以是标准的(例如,标准尺寸的)分立元件可插入其中的标准插座。在图10中示出了焊盘之间以及从焊盘 (例如,焊盘1004和焊盘1008之间)的电连接。例如,可经由焊盘1006和1008将标准尺寸的分立元件过电压保护装置(例如,齐纳二极管)插入插座1005。在一些实施方式中,分立元件过电压保护装置可以在SMB封装中。将标准尺寸的分立元件过电压保护装置的覆盖区域(footprint)示出为轮廓1020。类似地,可经由焊盘1002和1004将标准尺寸的分立元件过电流保护装置(例如,保险丝)插入插座1003。在一些实施方式中,分立元件过电流保护装置可以在0402封装中。将标准尺寸的分立元件过电流保护装置的覆盖区域示出为轮廓1030。如图10所示,可用例如以上描述的那些输入功率保护装置(其结合过电流保护部分和过电压保护部分)代替单独的分立元件过电压保护和过电流保护装置。将插入过电压保护插座1005和过电流保护插座1003的至少一部分中的输入功率保护装置的覆盖区域示出为轮廓1000。如图10所示,因为输入功率保护装置可以是三端子装置,所以,可能无法将输入功率保护装置插入过电压保护插座1005和/或过电流保护插座1003的至少一部分中。在图10所示的实施方式中,不将输入功率保护装置插入焊盘1008中。如图10所示,可将输入功率保护装置构造为,插入与分立元件过电压保护装置和 /或过电流保护装置相关联的标准插座中。因此,可将输入功率保护装置构造为,代替单独的分立元件过电压保护装置和/或过电流保护装置。图11是示出了使用输入功率保护装置的方法的流程图。在一些实施方式中,输入功率保护装置可与任何上述输入功率保护装置相似或相同。在输入功率保护装置的过电流保护部分处接收电流(块1100)。在一些实施方式中,输入功率保护装置的过电流保护部分可以是保险丝(例如,丝焊保险丝、用半导体处理技术制造的保险丝)或其他类型的过电流保护装置。在一些实施方式中,在过电流保护部分处接收的电流可通过过电流保护部分,并可低于过电流保护部分的阈值电流(例如,额定电流)。将来自装置的过电流保护部分的热量传递至装置的过电压保护部分,直到输入功率保护装置的过电压保护部分从电压调节状态改变成短路状态(例如,故障短路)(块 1110)。在一些实施方式中,输入功率保护装置的过电压保护部分可以是任何类型的瞬态电压抑制装置,例如受到热击穿的齐纳二极管。可将热量传递至过电压保护部分,直到过电压保护部分的温度超过阈值温度(也可叫做阈值击穿温度)且过电压保护部分从电压调节状态改变成短路状态为止。在一些实施方式中,可以将过电流保护部分集成在(例如,封装在)具有过电压保护部分的输入功率保护装置内,使得可以在过电流保护部分与过电压保护部分之间传递热量。换句话说,可以将过电压保护部分和过电流保护部分集成在一分立元件中,该分立元件可包括在例如计算装置中。在一些实施方式中,可以经由在过电压保护部分与过电流保护部分之间注射的模制物来传递热量。一旦出现热击穿,将电流引出通过装置的过电压保护部分,直到装置的过电流保护部分从高导电状态改变成低导电状态(例如,故障断开)(块1120)。可响应于从电压调节状态改变成短路状态(例如,故障短路)的过电压保护部分而将电流引出通过过电压保护部分。可将被引出通过过电压保护部分的电流引出通过输入功率保护装置的过电流保护部分,直到过电流保护部分从高导电状态改变成低导电状态(例如,故障断开)。在一些实施方式中,如果过电流保护部分是保险丝,那么当保险丝从高导电状态改变成低导电状态 (例如,故障断开)时,保险丝可熔化并形成开路。图12是示出了制造输入功率保护装置的方法的流程图。图12所示的方法可用来制造一个或多个上述输入功率保护装置。例如,图12所示的方法可用来制造图6A和图6B 所示的输入功率保护装置600。如图12所示,将过电压保护部分插入容器(块1200)。在一些实施方式中,过电压保护部分可以是或可包括瞬态电压抑制装置。在一些实施方式中,过电压保护部分可以是任何类型的过电压保护装置,例如,齐纳二极管。将过电流保护部分插入容器(块1210)。在一些实施方式中,过电流保护部分可以是丝焊保险丝、或基于多晶硅的保险丝。在一些实施方式中,过电压保护部分和过电流保护部分可叫做输入功率保护装置的部件。过电流保护部分与过电压保护部分耦合(例如,热耦合)(块1220)。在这种实施方式中,可将过电流保护部分的一部分丝焊于或电耦合于过电压保护部分。在一些实施方式中,可将过电流保护部分与金属耦合,所述金属设置于过电压保护部分上或设置为过电压保护部分的一部分。将模制物在过电压保护部分周围和在过电流保护部分周围插入容器(块1230)。 在一些实施方式中,可将模制物在过电压保护部分周围和在过电流保护部分周围注入容器。在一些实施方式中,可将模制物构造为,在过电压保护部分和/或过电流保护部分的操作期间,在过电压保护部分与过电流保护部分之间传递热量。在一些实施方式中,模制物和容器可共同限定封装的至少一部分。在一些实施方式中,在已将模制物插入容器之后,可将盖子与容器耦合。在一些实施方式中,可选地,可以不将模制物插入容器。在这种实施方式中,可以从用来制造输入功率保护装置的过程中省略块1230。在这种实施方式中,不使用模制物,但是可以通过传统的硅下部结构(硅基础结构,silicon infrastructures)或其他装置结构来实现耦合(例如,热耦合)。图13A是示出了输入功率保护装置1300的至少一部分的顶视图的方块图。图13B 是示出了图13A所示的输入功率保护装置1300的侧视图的方块图。在图13A和图1 所示的实施方式中,输入功率保护装置1300包括用作过电流保护部分的保险丝1310和用作过电压保护部分的齐纳二极管1320。在此实施方式中,保险丝 1310可以是嵌入式薄膜金属保险丝或多晶硅电子保险丝(电保险丝)结构。例如,图13A 所示的保险丝1310具有狗骨形结构,并且,可以是或可包括例如沉积于多晶硅基板上的钨金属。在一些实施方式中,输入功率保护装置1300可包括与保险丝1310不同的过电流保护部分,例如,多个平行保险丝结构、和/或与齐纳二极管1320不同的过电压保护部分。在此实施方式中,保险丝1310的底部1312耦合(例如,丝焊)于输入端子1302, 并且保险丝1310的顶部1314耦合(例如,丝焊)于输出端子1304。特别地,保险丝1310 的底部1312与具有导体1332的输入端子1302耦合,并且保险丝1310的顶部1314与具有导体1330的输出端子1304耦合。在此实施方式中,将导体1330、1332构造为,使得导体1330、1332在保险丝1310熔化(例如烧断)之前将不会熔化。在一些实施方式中,可用一个或多个导电夹代替导体1330、1332,或与其一起使用。虽然未在图13B中示出,但是,齐纳二极管1320可包括半导体、PN结、和一个或多个金属层。在此实施方式中,将绝缘层13M(其是热和电绝缘层)设置在保险丝1310与齐纳二极管1320之间。如图1 所示,齐纳二极管1320与接地端子1306直接耦合。虽然未在图13A或图1 中示出,但是,在一些实施方式中,可能经由一个或多个导体(例如,一个或多个金属丝)将齐纳二极管1320与接地端子1306耦合。而且,虽然未在图13A或图13B 中示出,但是可以用一个或多个通过绝缘层13M的导电过孔(例如,金属过孔)将保险丝 1310与齐纳二极管1320耦合。在一些实施方式中,可将输入功率保护装置1300的保险丝1310、齐纳二极管 1320、导体1330、1332和端子(S卩,输入端子1302、输出端子1304、接地端子1306)集成在单个封装中。特别地,这些部件可以是例如设置于包括形成于部件周围的模制物的容器(未示出)内。在一些实施方式中,可以将一个或多个导电板(例如,金属板)设置在保险丝1310 的顶部上。导电板可用作输入功率保护装置1300的散热片。在这种实施方式中,可以经由导电板将导体1330、1332与保险丝1310电连接。在一些实施方式中,可将导电板构造为, 与以其它可能没有导电板的方式相比,在保险丝1310上更均勻地分配热量(例如,在保险丝1310的顶部1314和/或底部1312上更均勻地分配)。在一些实施方式中,导电板的厚度(当从侧面观察时)可比保险丝1310的厚度(当从侧面观察时)大或小。如果将多个导电板设置在保险丝1310的顶部上,那么,可将导电板彼此分离或可将其电连接。例如,可以将第一导电板设置在保险丝1310的顶部1314的上方(并与其耦合),并可以将第二导电板设置在保险丝1310的底部1312的上方(并与其耦合)。图14是示出了与图13A和图1 所示的输入功率保护装置1300相似的输入功率保护装置1400的侧视图的方块图。输入功率保护装置1400包括用作过电流保护部分的保险丝1410和用作过电压保护部分的齐纳二极管1420。在此实施方式中,保险丝1410可以是嵌入式薄膜金属保险丝或多晶硅电子保险丝(电保险丝)结构。在一些实施方式中,图 14所示的保险丝1410具有狗骨形结构,并且,可以是或可包括例如沉积于多晶硅基板上的钨金属。在一些实施方式中,输入功率保护装置1400可包括与保险丝1410不同的过电流保护部分和与齐纳二极管1420不同的过电压保护部分。保险丝1410的第一部分能够耦合(例如,丝焊)于输入端子1402,并且,虽然未示出,但是保险丝1410的第二部分可耦合(例如,丝焊)于输出端子(未示出)。特别地, 可用一个或多个导体1432和/或一个或多个导电夹,将保险丝1410的第一部分和保险丝 1410的第二部分分别与输入端子1402和输出端子耦合。如图14所示,将齐纳二极管1420 与接地端子1406直接耦合。虽然未在图14中示出,但是,在一些实施方式中,可能经由一个或多个导体(例如,一个或多个金属丝)将齐纳二极管1420与接地端子1406耦合。虽然未在图14中示出,但是,齐纳二极管1420可包括半导体、PN结、和一个或多个金属层。在此实施方式中,将绝缘层1424(例如,其是热和电绝缘层)设置在保险丝1410 与齐纳二极管1420之间。而且,虽然未在图14中示出,但是,可能用一个或多个通过绝缘层1似4的导电过孔(例如,金属过孔)将保险丝1410与齐纳二极管1420耦合。
在一些实施方式中,可将绝缘层14M的一个或多个特性构造为,使得齐纳二极管 1420(例如,过电压保护部分)将以特定方式响应来自保险丝1410(例如,过电流保护部分)的热量。可将绝缘层1似4的特性构造为,使得将以期望的方式把保险丝1410产生的热量传递至齐纳二极管1420。例如,可将绝缘层14M的一个或多个特性限定为,使得齐纳二极管1420将以特定方式响应由特定电流脉冲(例如,电流脉冲分布)导致的来自保险丝 410的热量。保险丝1410对特定电流脉冲(以及由其产生的热量)的响应可叫做保险丝脉冲响应。可被构造为使得以期望的方式将保险丝1410产生的热量传递至齐纳二极管1420 的绝缘层14 的特征可包括,例如,绝缘层14M的厚度、用来限定绝缘层14M的材料、绝缘层14M的特性(例如,绝缘层14M的热导率和/或绝缘层14M的电导率),等等。作为一个特定实例,绝缘层14M可具有厚度X和/或这样的热导率,将该热导率限定为,使得可以在特定的时间段内将保险丝1410响应于具有特定的一组特征的电流脉冲而产生的热量传递至齐纳二极管1420。换句话说,绝缘层14M可具有厚度X和/或这样的热导率,厚度 X和/或热导率被限定为使得齐纳二极管1420响应于特定的电流脉冲分布而故障短路(例如,改变成短路状态)。在一些实施方式中,可以将绝缘层14M的厚度X和/或热导率限定为,使得齐纳二极管1420可能响应于通过具有特定持续时间(或持续时间的范围)和/ 或特定振幅(或振幅的范围)的保险丝1410的电流脉冲,而在特定时间段内故障短路(例如,改变成短路状态)。在一些实施方式中,与当绝缘层14M的厚度X相对厚(其中在齐纳二极管1420与保险丝1410之间具有相对弱的热耦合)时相比,当绝缘层1似4的厚度X 相对薄(其中在齐纳二极管1420与保险丝1410之间具有相对强的热耦合)时,齐纳二极管1420可能响应于通过保险丝1410的电流脉冲而更快地故障短路。类似地,在一些实施方式中,与当绝缘层1似4的热导率相对低时相比,当绝缘层14M的热导率相对高时,齐纳二极管1420可以响应于通过保险丝1410的电流脉冲而更快地故障短路。在一些实施方式中,绝缘层1似4的一个或多个特性可在绝缘层1似4上变化。例如,绝缘层14M的热导率可竖直地(在顶部与底部之间)变化和/或可水平地(在左侧与右侧之间,或在前部与后部之间)变化。作为一个特定实例,与绝缘层14M的中心部分相比,绝缘层14M的热导率朝着绝缘层14M的边缘可更高。在这种实施方式中,与在绝缘层 1424的中心部分内相比,响应于电流而产生的来自保险丝1410的热量可以在绝缘层1似4 的边缘处更快地传导。虽然未在图14中示出,但是,在一些实施方式中,绝缘层14M的厚度可例如水平地变化。作为一个特定实例,绝缘层14M的厚度可从左侧向右侧逐渐变细。类似地,在一些实施方式中,绝缘层14M的宽度/长度可变化。如图14所示,保险丝1410的厚度Y小于绝缘层1似4的厚度X。在一些实施方式中,绝缘层1似4的厚度X可小于等于保险丝1410的厚度Y。在一些实施方式中,可将输入功率保护装置1400的保险丝1410、齐纳二极管 1420、导体1430、和端子(即,输入端子1402、输出端子、接地端子1406)集成在单个封装中。特别地,可将这些部件设置在包括形成于部件周围的模制物的容器(未示出)内。图15是示出了输入功率保护装置1500的顶视图的方块图。输入功率保护装置 1500包括用作过电流保护部分的保险丝1510(在此实施方式中,是丝焊保险丝)和用作过
23电压保护部分的齐纳二极管1520。在此实施方式中,用耦合(例如,丝焊)于输入端子1502 的金属丝限定保险丝1510,并且,保险丝可以是丝焊保险丝。在一些实施方式中,保险丝 1510可以是任何类型的保险丝(例如,狭窄金属结构保险丝,二极管上保险丝层)。在一些实施方式中,输入功率保护装置1500在与齐纳二极管1520不同的过电压保护部分中可包括与保险丝1510不同的过电流保护部分。齐纳二极管1520(将其设置在导电夹1560的下方)可包括,例如,具有PN结的半导体、一个或多个金属板。在一些实施方式中,可通过使用半导体处理技术而设置于(例如,溅射于)半导体上的金属来限定金属板。如图15所示,齐纳二极管1520经由导电夹1560与输入功率保护装置1500的输出端子1504耦合。在一些实施方式中,导电夹1560可由任何类型的导电材料制成,例如, 铝、金,等等。在一些实施方式中,导电夹1560可由与保险丝1510相同的材料制成。在此实施方式中,齐纳二极管1520与接地端子1506直接耦合,所述接地端子1506 设置在齐纳二极管1520的下方。虽然未在图15中示出,但是,在一些实施方式中,齐纳二极管1520可以经由一个或多个导体(例如,一个或多个金属丝)与接地端子1506耦合。可将导电夹1560构造为,使得在导电夹1560响应于经由保险丝1510和导电夹 1560在输入端子1502与输出端子1504之间流过的电流而故障断开之前,保险丝1510将故障断开(例如,从高导电状态改变成低导电状态)。在此实施方式中,可将与输出端子1504相关联的热量传递至齐纳二极管1520,以故障短路(例如,导致齐纳二极管从电压调节状态改变成短路状态)。例如,可将与输出端子1504耦合的导电夹1560的部分1566(其可称为部件)构造为,使得通过导电夹1560的部分1566的电流可能产生可有助于输入功率保护装置1500的齐纳二极管1520的操作(例如,改变成短路状态)的热量。换句话说,由导电夹1560的部分1566产生的热量和保险丝 1510产生的热量可共同触发根据上述的输入功率保护装置1500的齐纳二极管1520的操作 (例如,导致齐纳二极管1520在具有特定持续时间的特定电流水平时故障短路)。因此,可将未被构造为用作保险丝(例如保险丝1510)的输入功率保护装置1500的一部分构造为, 产生热量以触发输入功率保护装置1500的齐纳二极管1520的操作(例如,改变成短路状态)。在一些实施方式中,可将导电夹1560的部分1566的一个或多个特性限定为,使得部分1566产生可导致或有助于输入功率保护装置1500内的齐纳二极管1520的操作(例如,改变成短路状态)的热量。此外,可将导电夹1560的部分1566的一个或多个特征限定义为,使得部分1566产生可导致或有助于齐纳二极管1520响应于处于特定水平和/或具有特定持续时间的电流而故障短路的热量。因此,可将导电夹1560的部分1566的一个或多个特征限定为,使得部分1566产生可导致或有助于齐纳二极管1520响应于处于特定水平和/或具有特定持续时间的电流而在特定温度下故障短路的热量。可被构造为导致部分1566以期望的方式产生热量的导电夹1560的部分1566的特征可包括,例如,部分1566的尺寸(例如,厚度、宽度、长度)、用来定义部分1566的材料、 部分1566的特性(例如,部分1566的热导率、部分1566的电阻率、和/或部分1566的电导率)。作为一个特定实例,可将与输出端子1504耦合的导电夹1560的部分1566的电阻 1564限定为,使得通过导电夹1560的部分1566的电流可以产生可有助于输入功率保护装置1500的齐纳二极管1520的操作的热量。虽然未在图15中示出,但是,在一些实施方式中,可将与输出端子1504耦合(并与输入功率保护装置1500分离)的部件构造为,产生可通过输出端子1504和导电夹1560 传导入齐纳二极管1520中的热量。因此,与输出端子1504耦合的部件可产生可(与导电夹1560的部分1566和/或保险丝1510 —起协作)有助于和这里描述的操作一致的输入功率保护装置1500的齐纳二极管1520的操作的热量。在一些实施方式中,输出端子1504、或与输出端子1504相关的部件可用作被构造为触发齐纳二极管1520以故障短路的主要热源。在这种实施方式中,保险丝1510可用作被构造为触发齐纳二极管1520以故障短路的辅助热源。在一些实施方式中,输出端子1504、 或与输出端子1504相关的部件可用作(或可基本上用作)被构造为触发齐纳二极管1520 以故障短路的唯一热源。在这种实施方式中,不需要(或基本上不需要)与保险丝1510的热耦合,便可实现齐纳二极管1520的基于负载电流敏感的击穿(例如,改变成短路状态)。在一些实施方式中,相对于输入功率保护装置1500的其他部分产生的热量,可调节与输出端子1504相关联的一个或多个部件(例如,夹1560的部分1566)的一个或多个特征,使得与输出端子1504相关联的部件产生的热量将以期望的方式(例如,对保险丝1510 来说期望的比例或贡献水平)在各种电流水平对齐纳二极管1520产生热量。例如,可将与输出端子1504相关联的一个或多个部件构造为,与保险丝1510以相对低的电流和/或相对高的电流(例如,以接近保险丝1510的阈值电流的电流)产生的热量相比,产生相对少量的热量。在一些实施方式中,可将与输出端子1504相关联的一个或多个部件构造为,与保险丝1510以相对低的电流和/或相对高的电流(例如,以接近保险丝1510的阈值电流的电流)产生的热量相比,产生相对大量的热量(而没有部件故障断开)。因此,在一些实施方式中,如果存在负载电流(来自电源),那么相对高电阻的输出端子1504、以及零(或低)电阻的输入端子1502可能仅有助于加热齐纳二极管1520。而且,在一些实施方式中, 相对高电阻的输入端子1502、以及零(或低)电阻的输出端子1504可能有助于加热齐纳二极管1520,不管电流是否流过齐纳二极管1520和/或输出端子1504。虽然未在图15中示出,但是,可将图15所示的输入功率保护装置1500的部件集成在封装中,例如,集成在与图6A和图6B所示的封装相似的封装中。图16A是示出了包括过电压保护部分1620的三端子过电压保护装置1605的示意图。在一些实施方式中,过电压保护部分1620可以是例如齐纳二极管。如图16A所示,过电压保护装置1605包括输入端子1602、输出端子1604和接地端子1606。而且,过电压保护装置1605包括与输入端子1602相关联的输入电阻1601、以及与输出端子1604相关联的输出电阻1603。在此实施方式中,过电压保护装置1605不包括过电流保护部分,因此不叫做输入功率保护装置。然而,可将过电压保护装置1605与例如过电流保护装置(未示出)耦合, 所述过电流保护装置诸如保险丝装置(其可以是分开的分立元件)。因此,过电压保护装置 1605和保险丝装置可共同对例如负载(未示出)提供输入功率保护。即使图16A中的过电压保护装置1605不包括过电流保护部分,也可将过电压保护装置1605构造为调整(leverage)输入电阻1601和输出电阻1603,以监测负载电流并驱动过电压保护部分1620,以达到临界击穿温度(例如,超过阈值温度)并触发过电压保护部分1620从电压调节状态到短路状态的变化。特别地,可通过输入电阻1601和/或输出电阻 1603产生热量,并且,可将该热量传递至过电压保护部分1620。响应于该热量,可将过电压保护部分1620构造为,尽管没有过电压事件,也可在特定电流(例如,负载电流)下故障短路(例如,从电压调节状态改变成短路状态)。在一些实施方式中,可用输入电阻1601和/ 或输出电阻1603产生这样的热量,该热量是在输入端子1602和输出端子1604之间的预定电流下导致或有助于过电压保护部分1620的击穿所必需的,所述击穿进而可导致通过上游保险丝(未示出)的电流的增加,这可导致保险丝故障断开(例如烧断)(例如,从高导电状态改变成低导电状态)。因此,用输入电阻1601和/或输出电阻1603仍可实现过电压保护部分1620的热击穿(到短路状态),而不将过电流保护部分集成在具有过电压保护部分1620的过电压保护装置1605中。在一些实施方式中,可在保险丝(未示出)的下游使用三端子过电压保护装置 1605,并可调节该装置(例如,用输入电阻1601和/或输出电阻1603调节)以在一定电流水平下故障短路,例如,在低于保险丝的阈值电流下故障短路,从而改变系统的共同熔融响应并防止保险丝温度过高状态。换句话说,可将过电压保护部分1620构造为,使得在所述电流水平下过电压保护装置1605的过电压保护部分1620的短路可(通过相对大的电流引出)触发上游的保险丝故障断开,而不会熔化单个整体封装内的过电压保护部分1620的热导率。在一些实施方式中,可将多个过电压保护装置(例如图16A所示的过电压保护装置160 与单个保险丝装置耦合。在一些实施方式中,为了冗余,可将多个过电压保护装置与单个保险丝装置并联地耦合,以减少保护多个并联负载所需的保险丝的数量,或用于其他功能目的。例如,第一过电压保护装置和第二过电压保护装置可具有大约相同的阈值电流,并可与单个保险丝并联。第一过电压保护装置和第二过电压保护装置均可与并联的负载线相关联(并且每个负载线可与分开的负载(例如,并联的负载)耦合)。如果第一过电压保护装置发生故障并且在阈值电流下不故障短路(改变成短路状态),那么可将第二过电压保护装置构造为,以冗余的方式在阈值电流下故障短路。在一些实施方式中,可将被构造为响应于不同的电流分布而故障短路的多个过电压保护装置与单个保险丝装置并联地耦合。例如,可将第一过电压保护装置构造为,响应于第一电流分布(和/或响应于第一电流分布的热量分布)而故障短路,并且可将第二过电压保护装置构造为,响应于第二电流分布(和/或响应于第二电流分布的热量分布)而故障短路。可将第一过电压保护装置和/或第二过电压保护装置构造为,即使没有负载(与第一过电压保护装置或第二过电压保护装置相关联)超过保险丝的额定电流,也驱动保险丝以故障断开。在一些实施方式中,可将三端子过电压保护装置1605构造为,将电流从电源(未示出)传导通过输入端子1602和输出端子1604到达与输出端子1604操作地耦合的下游负载(未示出)。因此,可将过电压保护装置1605设置在电源与下游负载之间。在一些实施方式中,可经由焊接的连接将三端子过电压保护装置1605与下游负载并与电路板(例如 PCB)操作地耦合。图16B是示出了与图16A所示的过电压保护装置1605耦合的电源1690和负载Ll 的一个实例的示意图。在一些实施方式中,负载Ll可以是或可包括,例如,会以不希望的方式被电源1690产生的电流和/或电压的相对快的增加损坏的电子元件(例如,传感器、晶体管、微处理器、特定用途集成电路(ASIC)、分立元件、电路板)。返回参考图16A,在一些实施方式中,可将三端子过电压保护装置1605构造为在特定电流水平下变得解耦,使得将保护与过电压保护装置1605的输出端子1604操作地耦合的下游负载。例如,可经由焊接连接将三端子过电压保护装置1605与下游负载(该负载经由三端子过电压保护装置1605从电源接收电流)操作地耦合以及与电路板操作地耦合。可将三端子过电压保护装置1605构造为,响应于高于或等于特定水平(例如,阈值电流)的电流而增加温度,直到三端子过电压保护装置1605的一个或多个焊接连接熔化且三端子过电压保护装置1605变得与电路板解耦(并与下游负载解耦)。因为三端子过电压保护装置1605是设置于电源和负载之间的三端子过电压保护装置1605(在端子1602与1604 之间具有串联部分、以及与包括过电压保护部分1620的接地端子1606并联的部分),所以, 当解耦(例如去除)三端子过电压保护装置1605时,将切断到与输出端子1604耦合的下游负载的电流。因此,可能保护下游负载不受到电源在高于或等于特定电流水平时提供的电流的影响。典型的二端子过电压保护装置可能不对下游负载提供保护,如上所述,因为, 如果二端子装置变得与电路板解耦,那么可能不会产生开路(因为典型的二端子过电压保护装置将与电源并联)。在一些实施方式中,可将三端子过电压保护装置1605构造为,在过电压保护装置 1605响应于由通过过电压保护装置1605的电流产生的热量而已经故障短路(例如,改变成短路状态)时或之后,变得解耦(并保护下游负载)。过电压保护装置1605可变得与电路板解耦,使得在电源与下游负载之间产生开路。例如,可将过电压保护装置1605构造为,响应于由通过过电压保护装置1605的电流产生的热量而故障短路(例如,改变成短路状态)。 响应于过电压保护装置1605故障短路,通过过电压保护装置1605的电流可增加,并导致过电压保护装置1605内的熔化一个或多个与过电压保护装置1605的焊接连接的额外加热, 使得过电压保护装置1605变得与下游负载操作地解耦(以产生开路并保护下游负载)。在一些实施方式中,可用输入电阻1601和/或输出电阻1603限定(例如调节)过电压保护装置1605故障短路时的电流水平。在一些实施方式中,可将三端子过电压保护装置1605构造为,在过电压保护装置 1605响应于由通过过电压保护装置1605的电流产生的热量而已经故障短路之前,变得解耦(并保护下游负载)(例如,与电路板解耦)。例如,可将过电压保护装置1605构造为,响应于由通过过电压保护装置1605的电流产生的热量而增加温度。过电压保护装置1605的温度的增加可导致,例如,一个或多个与过电压保护装置1605耦合的焊接连接熔化,使得过电压保护装置1605变得与例如电路板解耦。在一些实施方式中,可用输入电阻1601和 /或输出电阻1603限定(例如调节)过电压保护装置1605变得解耦时的电流水平。图16C是示出了图16A所示的过电压保护装置1605的实现方式的顶视图的方块图。如图16A所示,过电压保护装置1605包括用作过电压保护部分的齐纳二极管1620。在一些实施方式中,过电压保护装置1605可包括与齐纳二极管1620不同的过电压保护部分。 齐纳二极管1620(将其设置在导电夹1660的下方)可包括,例如,具有PN结的半导体、一个或多个用半导体处理技术设置于(例如,溅射于)半导体上的金属板,等等。如图16C所示,经由导电夹1660将齐纳二极管1620与过电压保护装置1605的输出端子1606或1602耦合。在此实施方式中,将齐纳二极管1620与设置于齐纳二极管1620 下方的接地端子1604直接耦合。而且,过电压保护装置1605包括与输入端子1602相关联的输入电阻1601和与输出端子1606相关联的输出电阻1603。即使图16C中的过电压保护装置1605不包括过电流保护部分,也可将过电压保护装置1605构造为,调整输入电阻1601和输出电阻1603,以监测负载电流并驱动过电压保护部分1620达到临界击穿温度(例如,超过阈值温度)。特别地,可通过输入电阻1601和/ 或输出电阻1603产生热量,并且,可将热量传递至过电压保护部分1620。响应于该热量,可将过电压保护部分1620构造为,尽管没有过电压事件,也可在特定电流(例如,负载电流) 下故障短路(例如,从电压调节状态改变成短路状态)。在一些实施方式中,可用输入电阻 1601和/或输出电阻1603产生这样的热量,该热量是在输入端子1602和输出端子1604之间的预定电流下导致或有助于过电压保护部分1620的击穿(例如,改变成短路状态)所必需的,所述击穿进而可导致通过例如上游保险丝(未示出)的电流的增加,这可导致保险丝故障断开(例如烧断)。因此,用输入电阻1601和/或输出电阻1603仍可实现过电压保护部分1620的热击穿,而不将过电流保护部分集成在具有过电压保护部分1620的过电压保护装置1605中。图17A是根据一个实施方式的输入功率保护装置1700的侧视图。如图17A所示, 将输入功率保护装置1700实现为芯片级封装(CSP)装置。在一些实施方式中,芯片级封装装置可叫做芯片尺寸的封装装置。在一些实施方式中,输入功率保护装置1700小于等于输入功率保护装置1700的过电压保护部分(例如,齐纳二极管)的晶粒(die)的尺寸的1. 5 倍。在一些实施方式中,输入功率保护装置1700大于输入功率保护装置1700的过电压保护部分(例如,齐纳二极管)的模具的尺寸的1.5倍。如图17A所示,输入功率保护装置 1700具有焊盘或球状物(例如,球状栅极阵列(BGA)) 1722,其可用来将输入功率保护装置 1700与例如电路板(例如PCB)耦合。在一些实施方式中,可将输入功率保护装置1700实现为晶片水平芯片级封装(WL-CSP)。虽然未在图17A中示出,但是,可将图16A所示的过电压保护装置1605实现为CSP,例如图17A所示的。图17B是根据一个实施方式的图17A所示的输入功率保护装置1700的顶视图。如图17B所示,输入功率保护装置1700具有四个焊盘1722。在一些实施方式中,输入功率保护装置1700可具有比图17B所示的多或少的焊盘1722。在一些实施方式中,一个或多个焊盘1722可包括或可以是输入端子、输出端子,和/或接地端子。在一些实施方式中,输入功率保护装置1700可以是图16A至图16C所示的三端子过电压保护装置1605的一个实现方式。在这种实施方式中,两个焊盘1722可与端子(例如,输入端子、输出端子、接地端子) 中的一个相关联。可将任何这里描述的实施方式实现在CSP装置中。例如,可将图7A和图7B所示的输入功率保护装置实现为CSP装置。在这种实施方式中,可用球状物代替丝焊、夹和/或线敷设,和/或可用硅处理结构实现丝焊、夹子和/或线敷设。图18A是根据一个实施方式的另一输入功率保护装置1800的侧视图。如图18A 所示,将输入功率保护装置1800实现为CSP装置。如图18A所示,输入功率保护装置1800 具有焊盘或球状物(例如,球状栅极阵列(BGA)) 1822,其可用来将输入功率保护装置1800 与例如电路板(例如PCB)耦合。在一些实施方式中,可将输入功率保护装置1800实现为晶片水平芯片级封装(WL-CSP)。在此实施方式中,输入功率保护装置1800包括过电流保护部分1810(例如,保险丝)和过电压保护部分1820(例如,齐纳二极管,TVS装置)。在此实施方式中,将绝缘层 1824设置在过电流保护部分1810与过电压保护部分1820之间。在一些实施方式中,过电流保护部分1810可以是嵌入式薄膜金属保险丝或多晶硅电子保险丝(电保险丝)结构。在一些实施方式中,过电流保护部分1810可以是或可包括,例如,沉积于多晶硅基板上的钨金属。图18B是根据一个实施方式的图18A所示的输入功率保护装置1800的顶视图。如图18B所示,输入功率保护装置1800具有四个焊盘1822。在一些实施方式中,输入功率保护装置1800可具有比图18B所示的多或少的焊盘1822。在一些实施方式中,一个或多个焊盘1822可包括或可以是,输入端子、输出端子、和/或接地端子。在此实施方式中,过电流保护部分1810包括保险丝1812部分。图19A是又一示出了输入功率保护装置1900的部件的顶视图的方块图。图19B 是示出了图19A所示的输入功率保护装置1900的部件的侧视图的方块图。输入功率保护装置1900包括用作过电流保护部分的保险丝1910(在此情况中,是狗骨形保险丝)和用作过电压保护部分的齐纳二极管1920。如图19A所示,可通过过孔19 (穿过图19B所示的绝缘体1928)将齐纳二极管1920与输入功率保护装置1900的输出端子1904耦合。如图 19B所示,保险丝1910的第一部分可用作输入端子1902,或可(用未示出的导电夹)与输入端子1902耦合(例如,电耦合),并且通过过孔1912(通过图19B所示的绝缘体1928)将保险丝1910的第二部分与输出端子1904耦合(例如,电耦合)。如图19B所示,齐纳二极管1920包括半导体1921,其具有PN结1922以及设置于半导体1921的顶部和底部上的金属板1拟4。在一些实施方式中,PN结1922和/或金属板 1拟4可与上述那些类似。如图19B所示,经由半导体1921的底部上的金属板1924,将齐纳二极管1920与接地端子1906直接耦合。在此实施方式中,用设置于齐纳二极管1920的半导体1921上的处理层(例如,金属层)来限定保险丝1910。在一些实施方式中,可用半导体处理技术来制造保险丝1910和 /或过孔。例如,在一些实施方式中,可通过使用溅射技术沉积于齐纳二极管1920的半导体1921上的金属材料来限定保险丝1910。换句话说,可用半导体处理技术将保险丝1910 和齐纳二极管1920均形成于公共硅基板内。可用绝缘体1拟8将输出端子1904和保险丝 1910与半导体1921和半导体1921的顶部上的金属板1拟4绝缘。虽然未在图19A或图19B中示出,但是,在一些实施方式中,可将输出端子 1904 (或可用作输出端子的焊料和/或模制物)与半导体1921的顶部上的金属板1拟4直接耦合,和/或可与半导体1921直接耦合。在这种实施方式中,可以不将绝缘体19 设置在输出端子1904与半导体1921(和/或半导体1921上方的金属板1924)之间。在这种实施方式中,在将输出端子1904沉积于金属板1拟4的至少一部分上和/或半导体1921的至少一部分上之前,可以蚀刻掉绝缘体1拟8的至少一部分。虽然未在图19A或图19B中示出,但是,在一些实施方式中,可能用绝缘(例如,电绝缘、热绝缘)材料(或涂层)和/或提供结构支撑的材料(或涂层)覆盖输入功率保护装置1900,以优化(例如改进)保险丝性能,和/或屏蔽保险丝与外部环境的相互作用。例
29如,可以用玻璃材料、多晶硅材料等覆盖(或涂覆)输入功率保护装置1900。虽然未在图19A或图19B中示出,但是,可将图19A和图19B所示的输入功率保护装置的部件集成在与图6A和图6B所示的封装类似的封装中。在一些实施方式中,除了以上提到的那些以外,可将附加部件包括在输入功率保护装置中。在一些实施方式中,可将图 19A和图19B中所示的输入功率保护装置1900实现为CSP装置。可能将这里描述的各种技术的实现方式实现在数字电路中,或实现在计算机硬件、固件、软件或其组合中。还可能用特殊目的逻辑电路,例如,FPGA(现场可编程门阵列) 或ASIC (特定用途集成电路),来执行部分方法,并且,可以将设备实现为上述特殊目的逻辑电路。可能在包括后端部件(例如,数据服务器),或包括中间设备部件(例如,应用程序服务器),或包括前端部件(例如,具有图形用户界面的客户端计算机或用户通过其可与设备相互作用的网页浏览器),或这种后端、中间设备或前端部件的任何组合的计算系统中实现所述实现方式。可能通过任何形式或介质的数字数据通信使部件互相连接,例如,通信网络。通信网络的实例包括局域网(LAN)和广域网(WAN),例如因特网。可能用各种半导体处理和/或封装技术来实现一些实现方式。可能用各种类型的与半导体基板(包括但不限于,例如,硅(Si)、砷化镓(GaAs)、碳化硅(SiC),等等)相关的半导体处理技术,来实现一些实施方式。虽然如这里描述的已经示出了所述实现方式的某些特征,但是,对于本领域的技术人员来说,现在将出现许多修改、替代、改变和等价物。因此,将理解,所附权利要求旨在覆盖所有这种落在实施方式的范围内的修改和改变。应理解,已经仅通过实例给出了这些修改和改变,不是限制性的,并且,可能在形式和细节上进行各种改变。可能以任何组合来组合这里描述的设备和/或方法的任何部分,除了相互排斥的组合以外。这里描述的实施方式可包括所述不同实施方式的功能、部件和/或特征的各种组合和/或子组合。
权利要求
1.一种设备,包括过电压保护部分;以及过电流保护部分,与所述过电压保护部分操作地耦合,使得由所述过电流保护部分以低于所述过电流保护部分的额定电流的电流产生的热量导致所述过电压保护部分从电压调节状态改变成短路状态。
2.根据权利要求1所述的设备,其中,将所述过电压保护部分和所述过电流保护部分集成在单个分立元件中。
3.根据权利要求1所述的设备,其中,将所述过电压保护部分构造为在第一时间段期间故障短路,并且由所述故障短路的过电压保护部分引出的电流导致所述过电流保护部分在第一时间段之后的第二时间段期间故障断开。
4.根据权利要求1所述的设备,其中,由所述过电流保护部分以低于所述过电流保护部分的额定电流的电流产生的热量导致所述过电压保护部分的温度增加,直到所述过电压保护部分从电压调节状态改变成短路状态。
5.根据权利要求1所述的设备,进一步包括输出端子,经由导体与所述过电压保护部分耦合,所述导体的电阻比所述过电流保护部分的电阻小。
6.根据权利要求1所述的设备,进一步包括输出端子,经由多个导体与所述过电压保护部分耦合,每个导体的电阻与所述过电流保护部分的电阻基本上相等。
7.根据权利要求1所述的设备,进一步包括输出端子;以及导电夹,与所述过电压保护部分、所述过电流保护部分和所述输出端子耦合。
8.根据权利要求1所述的设备,其中,所述过电压保护部分和所述过电流保护部分被限定在公共硅基板内。
9.一种设备,包括过电流保护部分;以及过电压保护部分,与所述过电流保护部分耦合,使得所述过电压保护部分的从电压调节状态热触发向短路状态的热触发改变触发所述过电流保护部分的低导电状态。
10.根据权利要求9所述的设备,其中,所述过电压保护部分的热触发故障触发所述过电流保护部分故障断开。
11.根据权利要求9所述的设备,其中,所述过电压保护部分是瞬态电压抑制装置二极管或齐纳二极管中的至少一种,并且,所述过电流保护部分是保险丝。
12.根据权利要求9所述的设备,其中,将所述过电流保护部分和所述过电压保护部分集成在单个封装中,所述封装具有与所述过电压保护部分电耦合的输出端子、与所述过电压保护部分电耦合的接地端子、以及与所述过电流保护部分电耦合的输入端子。
13.根据权利要求9所述的设备,其中,所述过电压保护部分从电压调节状态到短路状态的改变由所述过电流保护部分产生的并以低于所述过电流保护部分的额定电流的电流传导地传递至所述过电压保护部分的热量触发。
14.根据权利要求9所述的设备,其中,将所述过电压保护部分集成在具有所述过电流保护部分的封装内,使得从所述过电流保护部分传递热量,以在特定时间段内以低于所述过电流保护部分的额定电流的电流触发所述过电压保护部分从电压调节状态到短路状态的改变。
15.根据权利要求9所述的设备,进一步包括输出端子,经由导体与所述过电压保护部分耦合,所述导体的电阻比所述过电流保护部分的电阻小。
16.根据权利要求9所述的设备,其中,所述过电流保护部分和所述过电压保护部分具有公共硅基板。
17.一种方法,包括容纳具有基板的过电压保护部分;并且将所述过电压保护部分设置到容器中,所述过电压保护部分与设置于所述容器内的过电流保护部分电耦合和热耦合。
18.根据权利要求17所述的方法,进一步包括将金属设置在所述硅基板上,以限定所述过电流保护部分。
19.根据权利要求17所述的方法,进一步包括将所述过电流保护部分插入所述容器中,在将所述过电压保护部分插入所述容器之后,将所述过电流保护部分与所述过电压保护部分耦合。
20.根据权利要求17所述的方法,进一步包括将模制物在所述过电压保护部分和所述过电流保护部分周围插入容器,所述模制物是导热材料,所述导热材料将其构造为,将所述过电流保护部分以低于所述过电流保护部分的额定电流的电流产生的热量传递至所述过电压保护部分,使得所述过电压保护部分故障短路。
全文摘要
公开了一种输入功率端口保护部件。在一个一般方面中,一种设备可包括过电压保护部分、以及与过电压保护部分操作地耦合的过电流保护部分,使得由过电流保护部分以低于过电流保护部分的额定电流的电流产生的热量导致过电压保护部分从电压调节状态改变成短路状态。
文档编号H02H9/02GK102545191SQ20111037682
公开日2012年7月4日 申请日期2011年11月23日 优先权日2010年11月23日
发明者阿德里安·米科拉杰克扎克 申请人:飞兆半导体公司
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